日前，中國航天科技集團公司五院科技委主任李明研究員向《科技日報》表示，“經(jīng)過(guò)十余年持續研究，中國在空間太陽(yáng)能電站方面已經(jīng)大幅縮小了與國際先進(jìn)國家的水平，進(jìn)入世界前列。如能保持并進(jìn)一步加大研發(fā)力度，中國有望成為世界首個(gè)建成有實(shí)用價(jià)值空間太陽(yáng)能電站的國家。”
空間太陽(yáng)能電站即一種用來(lái)收集、轉化空間太陽(yáng)能，并以無(wú)線(xiàn)電波的形式將電能傳輸到地面電網(wǎng)的發(fā)電系統。該類(lèi)電站的發(fā)電功率可達1-5GW，發(fā)電量與地面核電站相當。
空間太陽(yáng)能示意圖圖片來(lái)源：JAXA
與地面電站相比，空間太陽(yáng)能電站的太陽(yáng)能電池板可以直接接觸太陽(yáng)光而不受大氣阻隔，據日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構（JAXA）估算，位于太空中的太陽(yáng)能電池板所接受的太陽(yáng)光強度為地面上的1.4倍。同時(shí)，空間太陽(yáng)能電站可以擺脫晝夜和天氣影響，實(shí)現24小時(shí)不間斷供電。最關(guān)鍵的是，該電站不受電網(wǎng)限制，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波直接向有用電需求的地區供電。
早在1968年，美國工程師彼特˙格拉斯就提出了空間太陽(yáng)能電站概念。在格拉斯的設想中，人們用火箭將總面積約50平方公里的太陽(yáng)能電池板陣列送入地球同步軌道，并在太空中完成組裝工作。電站建成后，電池板將通過(guò)不斷調整角度以確保電池板時(shí)刻面對太陽(yáng)。
美國國家航空航天局（NASA）在上世紀90年代的技術(shù)基礎上構想的空間太陽(yáng)能發(fā)電站圖片來(lái)源：JAXA
在過(guò)去的50年間，包括美國、日本、俄羅斯、歐盟和中國等多個(gè)國家的研究人員一直在論證空間太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的可行性，并試圖解決一系列建造空間太陽(yáng)能電站必須面對的難題，例如，如何進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電波傳輸和接收，如何確保無(wú)線(xiàn)電波傳輸的準確性，如何使空間電站發(fā)出無(wú)線(xiàn)電波與地面的網(wǎng)格狀天線(xiàn)保持同步。
NASA在2011年提出的空間太陽(yáng)能發(fā)電站構想示意圖圖片來(lái)源：JAXA
2008年，美國和日本兩國的科研人員取得了突破，他們在夏威夷兩座相距90英里的海島上，成功實(shí)現了微波級能量的無(wú)線(xiàn)遠距傳輸，這個(gè)距離相當于從太空軌道傳送能量到地面所要穿透的大氣層厚度。
去年年底，日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構（JAXA）也成功完成了能量傳輸模擬實(shí)驗，研究人員從高約200米的塔頂向地面上一個(gè)直徑僅為1厘米的圓形目標發(fā)射高能量激光束，并成功擊中目標。該實(shí)驗的成功證實(shí)了無(wú)線(xiàn)電波的管理和控制是可行的。
另外，JAXA計劃在明年實(shí)現無(wú)線(xiàn)電波電能輸送的太空測試，即用一個(gè)小衛星在地球低軌道向地面的微波接收器發(fā)送幾個(gè)千瓦的能量。JAXA方面表示，希望在2021年實(shí)現100kW的傳輸，到2028年實(shí)現200MW傳輸。
JAXA用于能量傳輸模擬實(shí)驗的高塔圖片來(lái)源：JAXA
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)電波傳輸與接收技術(shù)取得突破，包括輕質(zhì)建材、全自動(dòng)計算機系統在內的衛星技術(shù)的提升，以及太陽(yáng)能電池板光電轉換效率的提高，空間太陽(yáng)能電站成為現實(shí)。
目前，日本政府已經(jīng)發(fā)起了太陽(yáng)能電站項目，由JAXA主導。按照JAXA在2014年公布的規劃，日本計劃耗資2萬(wàn)億日元（約合210億美元），在地球靜止軌道上建造年裝機規模約1GW的商業(yè)空間太陽(yáng)能電站，該項目預計將在2030年完成。
2011年，專(zhuān)家對于空間太陽(yáng)能電站預估造價(jià)還在3000億-10000億美元左右。
同時(shí)，曾在JAXA任職的教授佐佐木（SuzumuSazaki）還表示，日本計劃在東京灣海港建造一個(gè)3公里長(cháng)的人造島嶼。這座島嶼將布設50億個(gè)天線(xiàn)，用于傳輸和接收來(lái)自空間太陽(yáng)能電站的微波能量并將其轉換成電能。
JAXA提出的空間太陽(yáng)能電站構想示意圖圖片來(lái)源：JAXA
就中國而言，自2008年起將空間太陽(yáng)能電站研發(fā)工作納入國家先期研究規劃。近年來(lái)，提出了平臺非聚光型、二次對稱(chēng)聚光型、多旋轉關(guān)節以及球型能量收集陣列等空間太陽(yáng)能電站方案，同時(shí)在無(wú)線(xiàn)能量傳輸等關(guān)鍵技術(shù)方面取得了重要的進(jìn)步。
除了技術(shù)，空間太陽(yáng)能電站的建設、運營(yíng)還需要巨額的投資、廣闊的市場(chǎng)以及環(huán)境、政策等因素配合，綜合多方因素，各國紛紛把目光投向中國，認為中國應該在該領(lǐng)域發(fā)揮重要的牽引作用。中國航天科技集團公司五院研究員王立曾對《科技日報》表示，“在航天領(lǐng)域，中國載人航天、深空探測、重型運載火箭、空間站等技術(shù)與國際先進(jìn)水平相比，還存在較大的差距。”
但同時(shí)，王立也表示“要建設航天強國，除了在上述方面要縮小差距，還應尋找其他戰略制高點(diǎn)。選項有限，但現在正有這樣一個(gè)機遇擺在面前。”他認為，應該通過(guò)國家立項的方式，將中國正在進(jìn)行空間超高壓發(fā)電輸電、高效無(wú)線(xiàn)能量傳輸、超大型空間結構在軌裝配等關(guān)鍵技術(shù)研究的機構和高校集合起來(lái)，從而推動(dòng)研發(fā)進(jìn)度。
